Kernespaltning og atomkraft
Kernespaltning og atomkraft hører under fokusområdet om ioniserende strålings indvirkning på levende organismer.Nu skal vi se nærmere på en helt særlig isotop af uran.
Uran-235 er en isotop af uran. Den har 235 kernepartikler. Uran har grundstofnummer 92.
Hvor mange neutroner er der i Uran-235-isotopen?
Når man skyder en neutron ind i uran-235 bliver den til uran-236. Hvorfor?
Uran-236 er en spændende isotop. Den knækker over i to mindre kerner og 3 neutroner. Hvordan kan man se det?
Vi kan se, at der dannes mange forskellige datterkerner. Hvis vi tjekker isotoperne på isotoptavlen, kan vi se at de alle er radioaktive. Det vil sige, at affaldet fra en kernespaltning er radioaktiv.
Animationen af kernespaltninger vises med denne model.
Når man skyder en ekstra neutron ind i uran-235 sker der noget særligt spændende. På billedet i modellen skyder man med en sej rumpistol. Den kan skyde neutroner. I virkeligheden foregår det på en anden måde. Men det interesserer vi os ikke for lige nu.
Der sker en kernespaltning. Uran bliver et kort øjeblik til en uran-236 og spalter derefter.
Den udsender en masse energi i denne kernespaltning.
Der dannes to nye mindre kerner. Og 3 neutroner. (Nogle gange udsendes kun 2 neutroner).
De mindre kerner kaldes datterkerner og er radioaktive.
Hvis man har en hel masse uran-235 kan man sætte en kædereaktion i gang.
Start med at skyde en neutron ind på en uran-235. Den bliver til uran-236.
Den spalter og udsender energi og 2 datterkerner.
Og 3 neutroner som kan ramme andre uran-235-isotoper.
Sætter man uran-235 ind i et lukket rum og kan man styre kernespaltningen med nogle kontrolstave. Kontrolstave er lavet af et grundstof som fanger neutroner.
Et atomkraftværk
Energien fra kernespaltningen bliver til varme. Og varmen kan varme vand op til damp. Som driver en dampturbine og en generator. Og laver strøm. På et atomkraftværk.
Her er en modeltegning af et atomkraftværk. Det kunne godt ligne et almindeligt kraftværk, hvor kul eller naturgas eller affald afbrændes og danner varme. Som driver en dampturbine. Som driver en generator som laver strøm ved hjælp af induktion.
I et atomkraftværk kommer varmen fra kernespaltningerne. Når uran-235 spalter (i det røde område som kaldes en reaktor) dannes varme. Og denne varme kan bruges til at varme noget andet vand op til damp som driver dampturbinen og laver strøm i generatoren. Restvarme sendes til køletårnet. (Eller til fjernvarme, men det er ikke vist på modellen).
Problemstillinger og arbejdsspørgsmål:
Skal vi have atomkraft i Danmark?
Hvad skal vi gøre af det radioaktive affald (datterkernerne som er radioaktive i 10.000-100.000 år)?
Kan vi lagre atomaffald under ler-lag forskellige steder i Danmark?
Hvad gør man med atomaffald andre steder? F.eks i Finland?
Isotoptavlen kan findes her: isotopkort
Skim-læs den lange artikel om ja eller nej til atomkraft: https://www.dr.dk/viden/webfeature/atomkraft-ja-nej
Her er mere om argumenter for eller imod atomkraft: https://videnskab.dk/kultur-samfund/kan-atomkraft-redde-verden
Forslag til en problemstilling til en naturfagsprøve
Ioniserende strålings indvirkning på levende organismer
1
Problemstilling: Skal vi have atomkraft i Danmark?
Vi undersøger kort historien om atomkraft i Danmark, om beslutningen i 1986 og atomkraftulykken i Tjenobyl.
Vi opstiller en model/tegning og forklarer hvordan atomkraft virker.
I fysik kan vi med en roterende rundmagnet, spole og jernkerne bygge en del af et kraftværk og forklare induktion, vekselspænding og hvordan termisk energi => kinetisk energi => elektrisk energi.
Vi laver i atomfysik undersøgelser af radioaktive kilder og hvad de bliver stoppet af.
Bliver alfa, beta og gamma bremset af ler? (1 cm ler, 2 cm ler, 5 cm ler). Undersøgelsen giver en masse måleresultater som vi fortolker.
I geografi undersøger vi jordbunden i Danmark. Hvad er ler? Undersøg rød-ler, blå-ler, kaolin
Hvordan er undergrunden i Danmark blevet dannet? Undersøg sedimenter og geologiske aflejringer.
Og kommer med forslag til, hvor man på et kort over Danmark kan placere et atomaffaldslager.
I biologi undersøger vi ioniserende stråling på levende organismer.
Vi laver og tegner modeller af temakort over Danmark, mulige placeringer af atomkraftværker, hvad der sker, når kroppen rammes af stråling, DNA og stråling.
Til sidst kan vi perspektivere til klimaforandringer, klimalov...
2
Problemstilling: Er fusion fremtidens energikilde?
Læs:
Her er en række arbejdspørgsmål:
Hvad er fusion? Hvilke kerneprocesser foregår i Solen? Kan vi genskabe fusion og få energi på den måde? Er der affaldsstoffer ligesom i fission/atomkraft?
Biologi...
Geografi...
(modeller, undersøgelser, perspektivering, kommunikation)
